KR20130101095A - 강화 유리 및 강화 유리판 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 강화 유리는 표면에 압축 응력층을 갖는 강화 유리로서, 유리 조성으로서 질량%로 SiO2 50~75%, Al2O3 5~20%, B2O3 0~8%, Na2O 5~20%, K2O 0.1~10%, MgO 0.1~15%, SrO+BaO 0.001~5%를 함유하고, 질량비 (MgO+CaO+SrO+BaO)/(MgO+ZrO2)가 0.3~1.5인 것을 특징으로 한다.

Description

강화 유리 및 강화 유리판{TEMPERED GLASS, AND TEMPERED GLASS PLATE}
본 발명은 강화 유리 및 강화 유리판에 관한 것으로서, 휴대전화, 디지털 카메라, PDA(휴대 단말), 태양 전지 등의 커버 유리, 또는 디스플레이(특히 터치패널 디스플레이)의 유리 기판에 적합한 강화 유리 및 강화 유리판에 관한 것이다.
휴대전화, 디지털 카메라, PDA, 터치패널 디스플레이, 대형 텔레비전, 비접촉 급전등 등의 디바이스는 점점 보급되는 경향에 있다. 이것들의 표시부에 사용되는 LCD, PDP 등의 디바이스는 2000년경부터 보급되기 시작하여 현재는 이미 디스플레이 시장의 9할 이상을 차지하는데 이르러 있다.
최근, 3D 표시를 가능하게 하는 디스플레이가 보급되고 있다. 이러한 3D 디스플레이에 있어서 자연스러운 입체시를 얻기 위해서는 운동 시차가 필요하게 되어 다른 시점으로부터의 상을 표시할 수 있는 다안식(多眼式) 3D 디스플레이가 검토되고 있다.
다안식 3D 디스플레이에서는 화면의 화소수가 동일하면 시점(視点)의 수를 증가시킬수록 3D 표시의 해상도가 저하된다는 문제가 있다. 이러한 사정으로부터 3D 표시의 해상도를 개선하기 위해서 디스플레이에는 더욱 고해상도화가 요구되고 있고, 이 요구에 따라 유리 내의 미소한 기포, 결함 등에 관한 사양도 엄격화되는 방향이다.
또한, 최근에는 터치패널을 탑재한 휴대 기기가 등장하고, 그 표시부를 보호하기 위해서 강화 유리가 사용되고 있다. 이 휴대 기기의 수요 증가에 따라 강화 유리 시장도 점점 커지고 있다. 이러한 용도의 강화 유리에는 (1) 높은 기계적 강도를 가질 것, (2) 저렴하고 다량으로 공급할 수 있을 것 등의 특성이 요구된다(예를 들면 특허문헌 1, 비특허문헌 1참조).
일본 특허공개 2006-83045호 공보
이즈미야 테츠로 등, 「새로운 유리와 그 물성」, 초판, 가부시키가이샤 케이에이 시스템 켄큐쇼, 1984년 8월 20일, p.451-498
LCD, PDP 등의 디바이스는 지금까지 대량으로 판매, 출하되어 있고, 금후 이들 디바이스의 리사이클이 과제로 된다. 그러나, 디스플레이 모듈로부터 분리된 유리 기판을 컬릿(cullet)으로서 사용하여 LCD, PDP용 유리판을 제작하면 유리 중에 미소한 기포, 결함이 발생하기 쉬워지기 때문에 최근의 사양을 만족시키는 것이 곤란해지고, 결과적으로 유리 기판의 리사이클을 추진하기 어려워지며, 또한 LCD, PDP용 유리 기판의 제조 비용이 고등해버린다. 이러한 사정으로부터 컬릿으로서 LCD, PDP용 유리 기판을 사용할 수 있는 강화 유리의 개발이 요망되고 있다.
그래서, 본 발명은 컬릿으로서 LCD, PDP용 유리 기판을 사용할 수 있음과 아울러 높은 기계적 강도를 갖는 강화 유리를 창안하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명자들은 다양한 검토를 행한 결과, 디스플레이의 보호 부재에 존재하는 결함은 디스플레이용 유리 기판에 존재하는 결함보다 표시 성능에 주는 영향이 적은 것을 찾아냄과 아울러, 강화 유리의 유리 조성 범위를 엄밀하게 규제함으로써 컬릿으로서 LCD, PDP용 유리 기판을 이용하여도 강화 유리 중에 미소한 기포, 결함이 발생하기 어렵고, 또한 충분한 기계적 강도를 확보할 수 있는 것을 찾아내어 본 발명으로서 제안하는 것이다. 즉, 본 발명의 강화 유리는 표면에 압축 응력층을 갖는 강화 유리로서, 유리 조성으로서 질량%로 SiO2 50~75%, Al2O3 5~20%, B2O3 0~8%, Na2O 5~20%, K2O 0.1~10%, MgO 0.1~15%, SrO+BaO 0.001~5%를 함유하고, 질량비 (MgO+CaO+SrO+BaO)/(MgO+ZrO2)가 0.3~1.5인 것을 특징으로 한다. 여기에서, 「SrO+BaO」는 SrO와 BaO의 합량이다. 「MgO+CaO+SrO+BaO」는 MgO, CaO, SrO, 및 BaO의 합량이다. 「MgO+ZrO2」는 MgO와 ZrO2의 합량이다.
제 2로, 본 발명의 강화 유리는 유리 조성으로서 질량%로 SiO2 50~70%, Al2O3 7~20%, B2O3 0~5%, Na2O 8~20%, K2O 1~10%, MgO 1.5~12%, SrO+BaO 0.001~3%를 함유하고, 질량비 (MgO+CaO+SrO+BaO)/(MgO+ZrO2)가 0.4~1.4인 것이 바람직하다.
제 3으로, 본 발명의 강화 유리는 유리 조성으로서 질량%로 SiO2 50~70%, Al2O3 7~18%, B2O3 0~3%, Na2O 10~17%, K2O 2~9%, MgO 1.5~10%, SrO+BaO 0.001~3%를 함유하고, 질량비 (MgO+CaO+SrO+BaO)/(MgO+ZrO2)가 0.5~1.4인 것이 바람직하다.
제 4로, 본 발명의 강화 유리는 유리 조성으로서 질량%로 SiO2 50~70%, Al2O3 8~17%, B2O3 0~1.5%, Na2O 11~16%, K2O 3~8%, MgO 1.8~9%, SrO+BaO 0.001~1%를 함유하고, 질량비 (MgO+CaO+SrO+BaO)/(MgO+ZrO2)가 0.5~0.9인 것이 바람직하다.
제 5로, 본 발명의 강화 유리는 유리 조성으로서 질량%로 SiO2 50~65%, Al2O3 8~15%, B2O3 0~1%, Na2O 12~15%, K2O 4~7%, MgO 1.8~5%, SrO+BaO 0.001~0.5%를 함유하고, 질량비 (MgO+CaO+SrO+BaO)/(MgO+ZrO2)가 0.5~0.8인 것이 바람직하다.
제 6으로, 본 발명의 강화 유리는 실질적으로 As2O3, Sb2O3, 및 PbO를 함유하지 않는 것이 바람직하다. 여기에서 「실질적으로 As2O3를 함유하지 않는다」란 유리 성분으로서 적극적으로 As2O3를 첨가하지 않지만 불순물로서 혼입되는 경우를 허용하는 취지이고, 구체적으로는 As2O3의 함유량이 0.05질량% 미만인 것을 가리킨다. 「실질적으로 Sb2O3를 함유하지 않는다」란 유리 성분으로서 적극적으로 Sb2O3를 첨가하지 않지만 불순물로서 혼입되는 경우를 허용하는 취지이며, 구체적으로는 Sb2O3의 함유량이 0.05질량% 미만인 것을 가리킨다. 「실질적으로 PbO를 함유하지 않는다」란 유리 성분으로서 적극적으로 PbO를 첨가하지 않지만 불순물로서 혼입되는 경우를 허용하는 취지이며, 구체적으로는 PbO의 함유량이 0.05질량% 미만인 것을 가리킨다.
제 7로, 본 발명의 강화 유리는 SnO2+SO3+Cl의 함유량이 100~3000ppm(질량)인 것이 바람직하다. 여기에서, 「SnO2+SO3+Cl」은 SnO2, SO3, 및 Cl의 합량이다.
제 8로, 본 발명의 강화 유리는 압축 응력층의 압축 응력값이 200㎫ 이상, 또한 압축 응력층의 두께(깊이)가 10㎛ 이상인 것이 바람직하다. 여기에서, 「압축 응력층의 압축 응력값」 및 「압축 응력층의 두께」는 표면 응력계(예를 들면, 가부시키가이샤 도시바 제 FSM-6000)를 사용하여 시료를 관찰했을 때에 관찰되는 간섭무늬의 개수와 그 간격으로부터 산출되는 값을 가리킨다.
제 9로, 본 발명의 강화 유리는 액상 온도가 1075℃ 이하인 것이 바람직하다. 여기에서 「액상 온도」란, 표준 체 30메시(체 개구 500㎛)를 통과하고, 50메시(체 개구 300㎛)에 남은 유리 분말을 백금 보트에 넣고서 온도구배로 내에서 24시간 유지한 후 결정이 석출되는 온도를 가리킨다.
제 10으로, 본 발명의 강화 유리는 액상 점도가 104.0dPa·s 이상인 것이 바람직하다. 여기에서, 「액상 점도」는 액상 온도에 있어서의 유리의 점도를 백금구 인상법(platinum ball pulling-up method)으로 측정한 값을 가리킨다.
제 11로, 본 발명의 강화 유리는 104.0dPa·s에 있어서의 온도가 1250℃ 이하인 것이 바람직하다. 여기에서, 「104.0dPa·s에 있어서의 온도」는 백금구 인상법으로 측정한 값을 가리킨다.
제 12로, 본 발명의 강화 유리는 102.5dPa·s에 있어서의 온도가 1600℃ 이하인 것이 바람직하다. 여기에서, 「102.5dPa·s에 있어서의 온도」는 백금구 인상법으로 측정한 값을 가리킨다.
제 13으로, 본 발명의 강화 유리는 밀도가 2.6g/㎤ 이하인 것이 바람직하다. 여기에서 「밀도」란 주지의 아르키메데스법으로 측정할 수 있다.
제 14로, 본 발명의 강화 유리판은 상기 어느 하나의 강화 유리로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
제 15로, 본 발명의 강화 유리판은 플로트법으로 성형되어서 이루어지는 것이 바람직하다.
제 16으로, 본 발명의 강화 유리판은 터치패널 디스플레이에 사용되는 것이 바람직하다.
제 17로, 본 발명의 강화 유리판은 휴대전화의 커버 유리에 사용되는 것이 바람직하다.
제 18로, 본 발명의 강화 유리판은 태양 전지의 커버 유리에 사용되는 것이 바람직하다.
제 19로, 본 발명의 강화 유리판은 디스플레이의 보호 부재에 사용되는 것이 바람직하다.
제 20으로, 본 발명의 강화 유리판은 유리 조성으로서 질량%로 SiO2 50~70%, Al2O3 7~20%, B2O3 0~5%, Na2O 8~20%, K2O 1~10%, MgO 1.5~12%, SrO+BaO 0.001~3%, SnO2+SO3+Cl 100~3000ppm을 함유하고, 질량비 (MgO+CaO+SrO+BaO)/(MgO+ZrO2)가 0.4~1.4이며, 길이 500㎜ 이상, 폭 500㎜ 이상, 두께 1.5㎜ 이하, 영률이 65㎬ 이상, 압축 응력층의 압축 응력값이 400㎫ 이상, 압축 응력층의 두께가 30㎛ 이상인 것을 특징으로 한다. 여기에서, 「영률」은 주지의 공진법 등으로 측정할 수 있다.
제 21로, 본 발명의 강화용 유리는 유리 조성으로서 질량%로 SiO2 50~75%, Al2O3 5~20%, B2O3 0~8%, Na2O 5~20%, K2O 0.1~10%, MgO 0.1~15%, SrO+BaO 0.001~5%를 함유하고, 질량비 (MgO+CaO+SrO+BaO)/(MgO+ZrO2)가 0.3~1.5인 것을 특징으로 한다.
(발명의 효과)
본 발명의 강화용 유리는 컬릿으로서 LCD, PDP용 유리 기판을 이용하여도 강화 유리 중에 미소한 기포, 결함이 발생하기 어렵고, 또한 충분한 기계적 강도를 확보할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 의한 강화 유리는 표면에 압축 응력층을 가짐과 아울러 유리 조성으로서 질량%로 SiO2 50~75%, Al2O3 5~20%, B2O3 0~8%, Na2O 5~20%, K2O 0.1~10%, MgO 0.1~15%, SrO+BaO 0.001~5%를 함유하고, 질량비 (MgO+CaO+SrO+BaO)/(MgO+ZrO2)가 0.3~1.5이다. 또한, 각 성분의 함유 범위의 설명에 있어서 %표시는 질량%를 가리킨다.
표면에 압축 응력층을 형성하는 방법으로서는 물리 강화법과 화학 강화법이 있다. 본 실시형태의 강화 유리는 화학 강화법으로 제작되어서 이루어지는 것이 바람직하다. 화학 강화법은 유리의 왜점 이하의 온도에서 이온 교환 처리에 의해 유리의 표면에 이온 반경이 큰 알칼리이온을 도입하는 방법이다. 화학 강화법으로 압축 응력층을 형성하면 유리의 두께가 얇은 경우라도 압축 응력층을 적정하게 형성할 수 있음과 아울러, 압축 응력층을 형성한 후에 강화 유리를 절단해도 풍랭 강화법 등의 물리 강화법과 같이 강화 유리가 용이하게 파괴되지 않는다.
LCD, PDP용 유리 기판은 유리 조성 중에 SiO2, Al2O3, B2O3, 알칼리 금속 산화물, 알칼리토류 금속 산화물 등의 성분을 포함하고 있다. 예를 들면, LCD용 유리 기판은 유리 조성 중에 SrO+BaO를 1~8질량% 포함하고 있다. 이 때문에, LCD, PDP용 유리 기판을 컬릿으로서 사용하여 강화 유리를 제작하면 유리 조성 중에 SrO, BaO가 혼입되어 강화 유리의 이온 교환 성능이 저하될 우려가 있다. 그래서, LCD, PDP용 유리 기판의 리사이클을 추진하기 위해서는 SrO와 BaO를 첨가해도 뛰어난 이온 교환 성능을 나타내도록 조성 설계할 필요가 있다. 본 실시형태의 강화 유리는 상기와 같이 유리 조성 범위가 규제되어 있기 때문에 유리 조성 중에 SrO와 BaO를 첨가해도 양호한 이온 교환 성능을 갖는다.
본 실시형태의 강화 유리에 있어서, 상기와 같이 각 성분의 함유 범위를 한정한 이유를 하기에 나타낸다.
SiO2는 유리의 네트워크를 형성하는 성분이다. SiO2의 함유량은 50~75%이고, 바람직하게는 55~70%, 55~68%, 50~65%, 특히 55~65%이다. SiO2의 함유량이 지나치게 적으면 유리화되기 어려워지고, 또한 열팽창계수가 지나치게 높아져서 내열충격성이 저하되기 쉬워진다. 한편, SiO2의 함유량이 지나치게 많으면 용융성이나 성형성이 저하되기 쉬워지고, 또한 열팽창계수가 지나치게 낮아져서 주변 재료의 열팽창계수에 정합시키기 어려워진다.
Al2O3는 이온 교환 성능을 높이는 성분이고, 또한 왜점이나 영률을 높이는 성분이다. Al2O3의 함유량은 5~20%이다. Al2O3의 함유량이 지나치게 적으면 이온 교환 성능을 충분하게 발휘할 수 없다는 우려가 생긴다. 따라서, Al2O3의 적합한 하한 범위는 6% 이상, 7% 이상, 8% 이상, 9% 이상, 10% 이상, 특히 12% 이상이다. 한편, Al2O3의 함유량이 지나치게 많으면 유리에 실투결정이 석출되기 쉬워져서 플로트법이나 오버플로우다운드로법 등으로 유리판을 성형하기 어려워진다. 또한 열팽창계수가 지나치게 낮아져서 주변 재료의 열팽창계수에 정합시키기 어려워지고, 또한 고온 점성이 높아져 용융성이 저하되기 쉬워진다. 따라서, Al2O3의 적합한 상한 범위는 19% 이하, 17% 이하, 16% 이하, 특히 15% 이하이다.
B2O3는 고온 점도나 밀도를 저하시킴과 아울러 유리를 안정화시켜서 결정을 석출시키기 어렵게 하고, 또한 액상 온도를 저하시키는 성분이다. 그러나, B2O3의 함유량이 지나치게 많으면 이온 교환에 의해 그을림이라고 칭해지는 유리 표면의 착색이 발생하거나, 내수성이 저하되거나, 압축 응력층의 압축 응력값이 저하되거나, 압축 응력층의 두께가 얇아지기 쉽다. 따라서, B2O3의 함유량은 0~8%이고, 바람직하게는 0~5%, 0~3%, 0~1.8%, 0~0.9%, 0~0.5%, 특히 0~0.1%이다.
Na2O는 이온 교환 성분이고, 또한 고온 점도를 저하시켜서 용융성이나 성형성을 높이는 성분이다. 또한, Na2O는 내실투성을 개선하는 성분이기도 하다. Na2O의 함유량은 5~20%이다. Na2O의 함유량이 지나치게 적으면 용융성이 저하되거나, 열팽창계수가 저하되거나, 이온 교환 성능이 저하되기 쉬워진다. 따라서, Na2O의 적합한 하한 범위는 8% 이상, 9% 이상, 10% 이상, 11% 이상, 12% 이상, 특히 13% 이상이다. 한편, Na2O의 함유량이 지나치게 많으면 열팽창계수가 지나치게 높아져서 내열충격성이 저하되거나, 주변 재료의 열팽창계수에 정합시키기 어려워진다. 또한 왜점이 지나치게 저하되거나, 유리 조성의 성분 밸런스를 떨어뜨려 오히려 내실투성이 저하되는 경우가 있다. 따라서, Na2O의 적합한 상한 범위는 19% 이하, 17% 이하, 특히 16% 이하이다.
K2O는 이온 교환을 촉진하는 성분이고, 알칼리 금속 산화물 중에서는 압축 응력층의 두께를 두껍게 하기 쉬운 성분이다. 또한 고온 점도를 저하시켜서 용융성이나 성형성을 높이는 성분이다. 또한, 내실투성을 개선하는 성분이기도 하다. 따라서, K2O의 함유량은 0.1% 이상이고, 적합한 하한 범위는 1% 이상, 1.5% 이상, 2% 이상, 3% 이상, 특히 4% 이상이다. 그러나, K2O의 함유량이 지나치게 많으면 열팽창계수가 지나치게 높아져서 내열충격성이 저하되거나, 주변 재료의 열팽창계수에 정합시키기 어려워진다. 또한 왜점이 지나치게 저하되거나, 유리 조성의 성분 밸런스를 떨어뜨려 오히려 내실투성이 저하되는 경향이 있다. 따라서, K2O의 함유량은 10% 이하이고, 적합한 상한 범위는 8% 이하, 7% 이하, 특히 6% 이하이다.
MgO는 고온 점도를 저하시켜서 용융성이나 성형성을 높이거나, 왜점이나 영률을 높이는 성분이고, 알칼리토류 금속 산화물 중에서는 이온 교환 성능을 높이는 효과가 큰 성분이다. 따라서, MgO의 함유량은 0.1% 이상이고, 적합한 하한 범위는 0.5% 이상, 1% 이상, 1.5% 이상, 1.8% 이상, 특히 2% 이상이다. 그러나, MgO의 함유량이 지나치게 많으면 밀도나 열팽창계수가 높아지고, 또한 유리가 실투되기 쉬워지는 경향이 있다. 따라서, MgO의 함유량은 15% 이하이고, 적합한 상한 범위는 12% 이하, 10% 이하, 8% 이하, 4% 이하, 3.5% 이하, 특히 2.8% 이하이다.
CaO는 다른 성분과 비교해서 내실투성의 저하를 수반하는 일없이 고온 점도를 저하시켜서 용융성이나 성형성을 높이거나, 왜점이나 영률을 높이는 효과가 크다. CaO의 함유량은 0~10%이다. 그러나, CaO의 함유량이 지나치게 많으면 밀도나 열팽창계수가 높아지고, 또한 유리 조성의 성분 밸런스를 떨어뜨려 오히려 유리가 실투되기 쉬워지거나, 이온 교환 성능이 저하되기 쉬워진다. 따라서, CaO의 적합한 함유량은 0~5%, 0~4%, 0~3.5%, 0~3%, 0~2%, 특히 0~1%이다.
SrO+BaO는 내실투성의 저하를 수반하는 일없이 고온 점도를 저하시켜서 용융성이나 성형성을 높이거나, 왜점이나 영률을 높이는 성분이다. SrO+BaO의 함유량은 0.001~5%이다. SrO+BaO의 함유량이 지나치게 적으면 상기 효과를 얻기 어려워짐과 아울러 LCD, PDP용 유리 기판의 리사이클을 추진하기 어려워진다. SrO+BaO의 적합한 하한 범위는 0.05% 이상, 0.1% 이상, 특히 0.3% 이상이다. 한편, SrO+BaO의 함유량이 지나치게 많으면 밀도나 열팽창계수가 높아지거나, 이온 교환 성능이 저하되거나, 유리 조성의 성분 밸런스를 떨어뜨려 오히려 유리가 실투되기 쉬워진다. SrO+BaO의 적합한 상한 범위는 4% 이하, 2% 이하, 특히 1% 이하이다. 또한, SrO와 BaO의 도입 원료로서 SrO 원료나 BaO 원료를 사용해도 되지만 LCD, PDP용 유리 기판의 컬릿을 사용하는 것이 바람직하다.
SrO는 내실투성의 저하를 수반하는 일없이 고온 점도를 저하시켜서 용융성이나 성형성을 높이거나, 왜점이나 영률을 높이는 성분이다. SrO의 함유량은 0~5%이다. SrO의 함유량이 지나치게 많으면 밀도나 열팽창계수가 높아지거나, 이온 교환 성능이 저하되거나, 유리 조성의 성분 밸런스를 떨어뜨려 오히려 유리가 실투되기 쉬워진다. SrO의 적합한 상한 범위는 4% 이하, 2% 이하, 특히 1% 이하이다. 또한, SrO의 함유량이 지나치게 적으면 상기 효과를 얻기 어려워짐과 아울러 LCD, PDP용 유리 기판의 리사이클을 추진하기 어려워진다. SrO의 적합한 하한 범위는 0.001% 이상, 0.05% 이상, 0.1% 이상, 특히 0.3% 이상이다.
BaO는 내실투성의 저하를 수반하는 일없이 고온 점도를 저하시켜서 용융성이나 성형성을 높이거나, 왜점이나 영률을 높이는 성분이다. BaO의 함유량은 0~5%이다. BaO의 함유량이 지나치게 많으면 밀도나 열팽창계수가 높아지거나, 이온 교환 성능이 저하되거나, 유리 조성의 성분 밸런스를 떨어뜨려 오히려 유리가 실투되기 쉬워진다. BaO의 적합한 상한 범위는 4% 이하, 2% 이하, 특히 1% 이하이다. 또한, BaO의 함유량이 지나치게 적으면 상기 효과를 얻기 어려워짐과 아울러 LCD, PDP용 유리 기판의 리사이클을 추진하기 어려워진다. BaO의 적합한 하한 범위는 0.001% 이상, 0.05% 이상, 0.1% 이상, 특히 0.3% 이상이다.
MgO+CaO+SrO+BaO의 함유량은 0.101~16%, 0.2~11%, 0.5~9%, 1~5%, 특히 2~4%가 바람직하다. MgO+CaO+SrO+BaO의 함유량이 지나치게 적으면 용융성이나 성형성을 높이기 어려워진다. 한편, MgO+CaO+SrO+BaO의 함유량이 지나치게 많으면 밀도나 열팽창계수가 높아지거나, 내실투성이 저하되기 쉬워지는 것에 추가하여 이온 교환 성능이 저하되는 경향이 있다.
ZrO2는 이온 교환 성능을 현저하게 높이는 성분임과 아울러 액상 점도 부근의 점성이나 왜점을 높이는 성분이지만, 그 함유량이 지나치게 많으면 내실투성이 현저하게 저하될 우려가 있고, 또한 밀도가 지나치게 높아질 우려가 있다. 따라서, ZrO2의 적합한 상한 범위는 10% 이하, 8% 이하, 6% 이하, 4% 이하, 특히 3% 이하이다. 또한, 이온 교환 성능을 높이고 싶을 경우 유리 조성 중에 ZrO2를 첨가하는 것이 바람직하고, 그 경우 ZrO2의 적합한 하한 범위는 0.01% 이상, 0.1% 이상, 0.5% 이상, 1% 이상, 특히 2% 이상이다.
질량비 (MgO+CaO+SrO+BaO)/(MgO+ZrO2)는 0.3~1.5이다. 질량비 (MgO+CaO+SrO+BaO)/(MgO+ZrO2)가 지나치게 크면 내실투성이 저하되거나, 이온 교환 성능이 저하되거나, 밀도, 열팽창계수가 지나치게 높아진다. 한편, 질량비 (MgO+CaO+SrO+BaO)/(MgO+ZrO2)가 지나치게 작으면 액상 온도가 급격하게 상승하여 액상 점도가 저하되기 쉬워진다. 따라서, 질량비 (MgO+CaO+SrO+BaO)/(MgO+ZrO2)의 적합한 상한 범위는 1.45 이하, 1.4 이하, 1.2 이하, 1.0 이하, 0.9 이하, 특히 0.8 이하이고, 적합한 하한 범위는 0.4 이상, 0.5 이상, 0.55 이상, 특히 0.6 이상이다.
상기 성분 이외에도, 예를 들면 이하의 성분을 첨가해도 좋다.
Li2O는 이온 교환 성분이고, 또한 고온 점도를 저하시켜서 용융성이나 성형성을 높이는 성분임과 아울러 영률을 높이는 성분이다. 또한 Li2O는 알칼리 금속 산화물 중에서는 압축 응력값을 높이는 효과가 크지만, Na2O를 5% 이상 포함하는 유리계에 있어서 Li2O의 함유량이 극단적으로 많아지면 오히려 압축 응력값이 저하되는 경향이 있다. 또한, Li2O의 함유량이 지나치게 많으면 액상 점도가 저하되어 유리가 실투되기 쉬워지는데 추가하여 열팽창계수가 지나치게 높아져서 내열충격성이 저하되거나, 주변 재료의 열팽창계수에 정합시키기 어려워진다. 또한, 저온 점성이 지나치게 저하되어 응력 완화가 일어나기 쉬워져 오히려 압축 응력값이 저하되는 경우가 있다. 따라서, Li2O의 함유량은 0~12%, 0~6%, 0~2%, 0~1%, 0~0.5%, 0~0.3%, 특히 0~0.1%가 바람직하다.
질량비 K2O/Na2O의 적합한 범위는 0.1~0.8, 0.2~0.8, 0.2~0.7, 특히 0.3~0.6이다. 질량비 K2O/Na2O가 작아지면 압축 응력층의 두께가 얇아지기 쉽고, 질량비K2O/Na2O가 커지면 압축 응력값이 저하되거나, 유리 조성의 성분 밸런스를 떨어뜨려 유리가 실투되기 쉬워진다.
Li2O+Na2O+K2O의 적합한 함유량은 5.1~25%, 8~22%, 12~20%, 특히 16.5~20%이다. Li2O+Na2O+K2O의 함유량이 지나치게 적으면 이온 교환 성능이나 용융성이 저하되기 쉬워진다. 한편, Li2O+Na2O+K2O의 함유량이 지나치게 많으면 유리가 실투되기 쉬워지는데 추가하여 열팽창계수가 지나치게 높아져서 내열충격성이 저하되거나, 주변 재료의 열팽창계수에 정합시키기 어려워진다. 또한 왜점이 지나치게 저하되어 높은 압축 응력값이 얻어지기 어려워지는 경우가 있다. 또한 액상 온도 부근의 점성이 저하되어 높은 액상 점도를 확보하기 어려워지는 경우가 있다. 또한, 「Li2O+Na2O+K2O」는 Li2O, Na2O, 및 K2O의 합량이다.
질량비 (MgO+CaO+SrO+BaO)/(Li2O+Na2O+K2O)는 0.5 이하, 0.35 이하, 0.3 이하, 특히 0.25 이하가 바람직하다. 질량비 (MgO+CaO+SrO+BaO)/(Li2O+Na2O+K2O)가 커지면 내실투성이 저하되는 경향, 밀도가 높아지는 경향이 나타난다.
TiO2는 이온 교환 성능을 높이는 성분이고, 또한 고온 점도를 저하시키는 성분이지만, 그 함유량이 지나치게 많으면 유리가 착색되거나 실투되기 쉬워진다. 따라서, TiO2의 함유량은 0~3%, 0~1%, 0~0.8%, 0~0.5%, 특히 0~0.1%가 바람직하다.
ZnO는 이온 교환 성능을 높이는 성분이고, 특히 압축 응력값을 높이는 효과가 큰 성분이다. 또한 저온 점성을 저하시키지 않고 고온 점성을 저하시키는 성분이다. 그러나, ZnO의 함유량이 지나치게 많으면 유리가 분상(分相)되거나, 내실투성이 저하되거나, 밀도가 높아지거나, 압축 응력층의 두께가 얇아지는 경향이 있다. 따라서, ZnO의 함유량은 0~6%, 0~5%, 0~3%, 0~1%, 특히 0~0.5%가 바람직하다.
P2O5는 이온 교환 성능을 높이는 성분이고, 특히 압축 응력층의 두께를 두껍게 하는 성분이다. 그러나, P2O5의 함유량이 지나치게 많으면 유리가 분상되거나, 내수성이 저하되기 쉬워진다. 따라서, P2O5의 함유량은 0~10%, 0~3%, 0~1%, 특히 0~0.5%가 바람직하다.
청징제로서 CeO2, SnO2, SO3 , Cl의 군(바람직하게는 SnO2, Cl, SO3의 군)으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 0~3% 첨가해도 좋다. SnO2+SO3+Cl의 함유량은 0~1%, 100~3000ppm, 300~2500ppm, 특히 500~2500ppm이 바람직하다. SnO2+SO3+Cl의 함유량이 지나치게 많으면 내실투성이 저하되기 쉬워진다. 또한, SnO2+SO3+Cl의 함유량이 100ppm보다 적으면 청징 효과를 향수하기 어려워진다.
SnO2의 적합한 함유 범위는 0~5000ppm, 0~3000ppm, 0~2000ppm이다. SO3의 적합한 함유 범위는 0~1000ppm, 0~800ppm, 특히 0~500ppm이다. Cl의 적합한 함유 범위는 0~1500ppm, 0~1200ppm, 0~800ppm, 0~500ppm, 특히 0~300ppm이다.
Fe2O3의 함유량은 500ppm 미만, 400ppm 미만, 300ppm 미만, 200ppm 미만, 특히 150ppm 미만이 바람직하다. 이렇게 하면 판두께 1㎜에 있어서의 유리의 투과율(400㎚~770㎚)이 향상되기 쉬워진다(예를 들면 90% 이상).
Nb2O5나 La2O3 등의 희토류 산화물은 영률을 높이는 성분이다. 그러나, 원료 자체의 비용이 높고, 또한 다량으로 첨가하면 내실투성이 저하되기 쉬워진다. 따라서, 희토류 산화물의 함유량은 3% 이하, 2% 이하, 1% 이하, 0.5% 이하, 특히 0.1% 이하가 바람직하다.
유리를 강하게 착색시키는 전이금속 원소(Co, Ni 등)는 유리의 투과율을 저하시킬 우려가 있다. 특히, 터치패널 디스플레이에 사용할 경우 전이금속 원소의 함유량이 지나치게 많으면 터치패널 디스플레이의 시인성이 저하되기 쉬워진다. 따라서, 전이금속 산화물의 함유량이 0.5% 이하, 0.1% 이하, 특히 0.05% 이하가 되도록 유리 원료(컬릿을 포함한다)를 선택하는 것이 바람직하다.
본 실시형태의 강화 유리는 환경적 배려로부터 유리 조성으로서 실질적으로 As2O3, Sb2O3, 및 PbO를 함유하지 않는 것이 바람직하다. 또한, 실질적으로 F를 함유하지 않는 것도 바람직하다. 여기에서 「실질적으로 F를 함유하지 않는다」란, 유리 성분으로서 적극적으로 F를 첨가하지 않지만 불순물로서 혼입되는 경우를 허용하는 취지이고, 구체적으로는 F의 함유량이 0.05질량% 미만인 것을 가리킨다. 또한, 실질적으로 Bi2O3를 함유하지 않는 것도 바람직하다. 여기에서 「실질적으로 Bi2O3를 함유하지 않는다」란, 유리 성분으로서 적극적으로 Bi2O3를 첨가하지 않지만 불순물로서 혼입되는 경우를 허용하는 취지이고, 구체적으로는 Bi2O3의 함유량이 0.05질량% 미만인 것을 가리킨다.
본 실시형태의 강화 유리는, 예를 들면 하기의 특성을 갖는 것이 바람직하다.
본 실시형태의 강화 유리는 표면에 압축 응력층을 갖고 있다. 압축 응력층의 압축 응력값은 바람직하게는 300㎫ 이상, 400㎫ 이상, 500㎫ 이상, 600㎫ 이상, 700㎫ 이상, 특히 800㎫ 이상이다. 압축 응력값이 클수록 강화 유리의 기계적 강도가 높아진다. 한편, 표면에 극단적으로 큰 압축 응력이 형성되면 표면에 마이크로 크랙이 발생하여 오히려 강화 유리의 기계적 강도가 저하될 우려가 있다. 또한, 강화 유리에 내재하는 인장 응력이 극단적으로 높아질 우려가 있다. 이 때문에, 압축 응력층의 압축 응력값은 1500㎫ 이하가 바람직하다. 또한, 유리 조성 중의 Al2O3, TiO2, ZrO2, MgO, ZnO의 함유량을 증가시키거나, SrO, BaO의 함유량을 저감시키면 압축 응력값이 커지는 경향이 있다. 또한, 이온 교환 시간을 짧게 하거나, 이온 교환 용액의 온도를 낮추면 압축 응력값이 커지는 경향이 있다.
압축 응력층의 두께는 바람직하게는 10㎛ 이상, 15㎛ 이상, 20㎛ 이상, 30㎛ 이상, 특히 40㎛ 이상이다. 압축 응력층의 두께가 두꺼울수록 강화 유리에 깊은 흠집이 나도 강화 유리가 깨지기 어려워짐과 아울러 기계적 강도의 불균일이 적어진다. 한편, 압축 응력층의 두께가 두꺼울수록 강화 유리를 절단하기 어려워진다. 이 때문에, 압축 응력층의 두께는 500㎛ 이하, 200㎛ 이하, 150㎛ 이하, 100㎛ 이하, 특히 80㎛ 이하가 바람직하다. 또한, 유리 조성 중의 K2O, P2O5의 함유량을 증가시키거나, SrO, BaO의 함유량을 저감시키면 압축 응력층의 두께가 두꺼워지는 경향이 있다. 또한, 이온 교환 시간을 길게 하거나, 이온 교환 용액의 온도를 올리면 압축 응력층의 두께가 두꺼워지는 경향이 있다.
본 실시형태의 강화 유리에 있어서, 밀도는 2.6g/㎤ 이하, 특히 2.55g/㎤ 이하가 바람직하다. 밀도가 작을수록 강화 유리를 경량화할 수 있다. 또한, 유리 조성 중의 SiO2, B2O3, P2O5의 함유량을 증가시키거나, 알칼리 금속 산화물, 알칼리토류 금속 산화물, ZnO, ZrO2, TiO2의 함유량을 저감시키면 밀도가 저하되기 쉬워진다.
본 실시형태의 강화 유리에 있어서, 30~380℃의 온도 범위에 있어서의 열팽창계수는 80~120×10-7/℃, 85~110×10-7/℃, 90~110×10-7/℃, 특히 90~105×10-7/℃가 바람직하다. 열팽창계수를 상기 범위로 규제하면 금속, 유기계 접착제 등의 부재의 열팽창계수에 정합하기 쉬워지고, 금속, 유기계 접착제 등의 부재의 박리를 방지하기 쉬워진다. 여기에서, 「30~380℃의 온도 범위에 있어서의 열팽창계수」는 팽창계를 이용하여 평균 열팽창계수를 측정한 값을 가리킨다. 또한, 유리 조성 중의 알칼리 금속 산화물, 알칼리토류 금속 산화물의 함유량을 증가시키면 열팽창계수가 높아지기 쉽고, 반대로 알칼리 금속 산화물, 알칼리토류 금속 산화물의 함유량을 저감시키면 열팽창계수가 저하되기 쉬워진다.
본 실시형태의 강화 유리에 있어서, 왜점은 500℃ 이상, 520℃ 이상, 특히 530℃ 이상이 바람직하다. 왜점이 높을수록 내열성이 향상되고, 강화 유리를 열처리할 경우 압축 응력층이 소실되기 어려워진다. 또한, 왜점이 높을수록 이온 교환 처리시에 응력 완화가 발생하기 어려워지기 때문에 압축 응력값을 유지하기 쉬워진다. 또한, 유리 조성 중의 알칼리토류 금속 산화물, Al2O3, ZrO2, P2O5의 함유량을 증가시키거나, 알칼리 금속 산화물의 함유량을 저감시키면 왜점이 높아지기 쉽다.
본 실시형태의 강화 유리에 있어서, 104.0dPa·s에 있어서의 온도는 1250℃ 이하, 1230℃ 이하, 1200℃ 이하, 1180℃ 이하, 특히 1160℃ 이하가 바람직하다. 104.0dPa·s에 있어서의 온도가 낮을수록 성형 설비에의 부담이 경감되어서 성형 설비의 수명이 길어지게 되고, 결과적으로 강화 유리의 제조 비용을 저렴화하기 쉬워진다. 알칼리 금속 산화물, 알칼리토류 금속 산화물, ZnO, B2O3, TiO2의 함유량을 증가시키거나, SiO2, Al2O3의 함유량을 저감시키면 104.0dPa·s에 있어서의 온도가 저하되기 쉬워진다.
본 실시형태의 강화 유리에 있어서, 102.5dPa·s에 있어서의 온도는 1600℃ 이하, 1550℃ 이하, 1530℃ 이하, 1500℃ 이하, 특히 1450℃ 이하가 바람직하다. 102.5dPa·s에 있어서의 온도가 낮을수록 저온 용융이 가능하게 되고, 용융 가마 등의 유리 제조 설비에의 부담이 경감됨과 아울러 기포 품위를 높이기 쉬워진다. 즉, 102.5dPa·s에 있어서의 온도가 낮을수록 강화 유리의 제조 비용을 저렴화하기 쉬워진다. 또한, 102.5dPa·s에 있어서의 온도는 용융 온도에 상당한다. 또한, 유리 조성 중의 알칼리 금속 산화물, 알칼리토류 금속 산화물, ZnO, B2O3, TiO2의 함유량을 증가시키거나, SiO2, Al2O3의 함유량을 저감시키면 102.5dPa·s에 있어서의 온도가 저하되기 쉬워진다.
본 실시형태의 강화 유리에 있어서, 액상 온도는 1075℃ 이하, 1050℃ 이하, 1030℃ 이하, 1010℃ 이하, 1000℃ 이하, 950℃ 이하, 900℃ 이하, 특히 880℃ 이하가 바람직하다. 또한, 액상 온도가 낮을수록 내실투성이나 성형성이 향상된다. 또한, 유리 조성 중의 Na2O, K2O, B2O3의 함유량을 증가시키거나, Al2O3, Li2O, MgO, ZnO, TiO2, ZrO2의 함유량을 저감시키면 액상 온도가 저하되기 쉬워진다.
본 실시형태의 강화 유리에 있어서, 액상 점도는 104.0dPa·s 이상, 104.4dPa·s 이상, 104.8dPa·s 이상, 105.0dPa·s 이상, 105.5dPa·s 이상, 105.8dPa·s 이상, 106.0dPa·s 이상, 106.2dPa·s 이상, 특히 106.3dPa·s 이상이 바람직하다. 또한, 액상 점도가 높을수록 내실투성이나 성형성이 향상된다. 또한, 유리 조성 중의 Na2O, K2O의 함유량을 증가시키거나, Al2O3, Li2O, MgO, ZnO, TiO2, ZrO2의 함유량을 저감시키면 액상 점도가 높아지기 쉽다.
본 실시형태의 강화 유리에 있어서, 영률은 65㎬ 이상, 69㎬ 이상, 71㎬ 이상, 75㎬ 이상, 특히 77㎬ 이상이 바람직하다. 영률이 높을수록 강화 유리가 휘기 어려워져, 터치패널 디스플레이 등에 사용할 때 펜 등으로 강화 유리의 표면을 강하게 눌러도 강화 유리의 변형량이 적어지고, 결과적으로 배면에 위치하는 액정 소자에 접촉하여 표시 불량이 발생하는 사태를 방지하기 쉬워진다.
본 발명의 실시형태에 의한 강화 유리판은 이미 서술한 본 실시형태의 강화 유리로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 실시형태의 강화 유리판의 기술적 특징 및 적합한 범위는 본 실시형태의 강화 유리의 기술적 특징과 같아진다. 여기에서는, 편의상 그 기재를 생략한다.
본 실시형태의 강화 유리판에 있어서, 치수는 길이 500㎜ 이상, 700㎜ 이상, 특히 1000㎜ 이상이 바람직하고, 폭 500㎜ 이상, 700㎜ 이상, 특히 1000㎜ 이상이 바람직하다. 강화 유리판의 치수를 대형화하면 대형 TV 등의 디스플레이 표시부의 커버 유리로서 사용할 수 있게 됨과 아울러 대형화에 의한 유리량의 증가에 따라 LCD, PDP용 유리 기판의 리사이클을 추진하기 쉬워진다.
본 실시형태의 강화 유리판에 있어서, 판두께는 3.0㎜ 이하, 2.0㎜ 이하, 1.5㎜ 이하, 1.3㎜ 이하, 1.1㎜ 이하, 1.0㎜ 이하, 0.8㎜ 이하, 특히 0.7㎜ 이하가 바람직하다. 한편, 판두께가 지나치게 얇으면 원하는 기계적 강도를 얻기 어려워진다. 따라서, 판두께는 0.1㎜ 이상, 0.2㎜ 이상, 0.3㎜ 이상, 특히 0.4㎜ 이상이 바람직하다.
본 발명의 실시형태에 의한 강화용 유리는 유리 조성으로서 질량%로 SiO2 50~75%, Al2O3 5~20%, B2O3 0~8%, Na2O 5~20%, K2O 0.1~10%, MgO 0.1~15%, SrO+BaO 0.001~5%를 함유하고, 질량비 (MgO+CaO+SrO+BaO)/(MgO+ZrO2)가 0.3~1.5인 것을 특징으로 한다. 본 실시형태의 강화용 유리의 기술적 특징은 본 실시형태의 강화 유리, 강화 유리판의 기술적 특징과 같아진다. 여기에서는, 편의상 그 기재를 생략한다.
본 실시형태의 강화용 유리는 430℃의 KNO3 용융염 중에서 이온 교환 처리했을 경우, 표면의 압축 응력층의 압축 응력값이 300㎫ 이상이고 압축 응력층의 두께가 10㎛ 이상이 되는 것이 바람직하고, 또한 표면의 압축 응력이 500㎫ 이상이고 압축 응력층의 두께가 30㎛ 이상이 되는 것이 바람직하며, 표면의 압축 응력이 600㎫ 이상이고 압축 응력층의 두께가 40㎛ 이상이 되는 것이 더욱 바람직하다.
이온 교환 처리시에 KNO3 용융염의 온도는 400~550℃가 바람직하고, 이온 교환 시간은 2~10시간, 특히 4~8시간이 바람직하다. 이렇게 하면 압축 응력층을 적정하게 형성하기 쉬워진다. 또한, 본 실시형태의 강화용 유리는 상기 유리 조성을 갖기 때문에 KNO3 용융염과 NaNO3 용융염의 혼합물 등을 사용하지 않아도 압축 응력층의 압축 응력값이나 두께를 두껍게 할 수 있게 된다. 또한 열화된 KNO3 용융염을 사용한 경우라도 압축 응력층의 압축 응력값이나 두께가 극단적으로 저하되는 일이 없다.
이하와 같이 하여 본 실시형태의 강화용 유리, 강화 유리, 및 강화 유리판을 제작할 수 있다.
우선, 상기 유리 조성이 되도록 조합한 유리 원료를 연속 용융로에 투입하여 1500~1600℃에서 가열 용융하고, 청징한 후, 성형 장치에 공급한 뒤에 판 형상 등으로 성형하고, 서랭함으로써 판 형상 등의 유리를 제작할 수 있다.
판 형상으로 성형하는 방법으로서 플로트법을 채용하는 것이 바람직하다. 플로트법은 저렴하고 대량으로 유리판을 제작할 수 있음과 아울러 대형 유리판도 용이하게 제작할 수 있는 방법이다.
플로트법 이외에도 다양한 성형 방법을 채용할 수 있다. 예를 들면, 오버플로우다운드로법, 다운드로법(슬롯다운법, 리드로법 등), 롤아웃법, 프레스법 등의 성형 방법을 채용할 수 있다.
이어서, 얻어진 유리를 강화 처리함으로써 강화 유리를 제작할 수 있다. 강화 유리를 소정 치수로 절단하는 시기는 강화 처리 전이어도 되지만, 강화 처리 후에 행하는 편이 비용면에서 유리하다.
강화 처리로서 이온 교환 처리가 바람직하다. 이온 교환 처리의 조건은 특별히 한정되지 않고, 유리의 점도 특성, 용도, 두께, 내부의 인장 응력 등을 고려해서 최적의 조건을 선택하면 좋다. 예를 들면, 이온 교환 처리는 400~550℃의 KNO3 용융염 중에 유리를 1~8시간 침지시킴으로써 행할 수 있다. 특히, KNO3 용융염 중의 K 이온을 유리 중의 Na 성분과 이온 교환하면 유리의 표면에 압축 응력층을 효율적으로 형성할 수 있게 된다.
실시예 1
이하, 본 발명의 실시예를 설명한다. 또한, 이하의 실시예는 단순한 예시이다. 본 발명은 이하의 실시예에 전혀 한정되지 않는다.
표 1, 표 2는 본 발명의 실시예(시료 No.1~11)를 나타내고 있다. 또한, 표 중의 「미」는 미측정을 의미하고 있다.
Figure pct00001
Figure pct00002
다음과 같이 해서 표 중의 각 시료를 제작했다. 우선 표 중의 유리 조성으로 되도록 유리 원료를 조합하고, 백금 포트를 이용하여 1580℃에서 8시간 용융했다. 그 후, 얻어진 용융 유리를 카본판 위에 유출시켜서 판 형상으로 성형했다. 얻어진 유리판에 대해서 여러 가지 특성을 평가했다.
밀도(ρ)는 주지의 아르키메데스법에 의해 측정한 값이다.
열팽창계수(α)는 팽창계를 이용하여 30~380℃의 온도 범위에 있어서의 평균 열팽창계수를 측정한 값이다.
왜점(Ps), 서랭점(Ta)은 ASTM C336의 방법에 의거하여 측정한 값이다.
연화점(Ts)은 ASTM C338의 방법에 의거하여 측정한 값이다.
고온 점도 104.0dPa·s, 103.0dPa·s, 102.5dPa·s에 있어서의 온도는 백금구 인상법으로 측정한 값이다.
액상 온도(TL)는 표준체 30메시(체 개구 500㎛)를 통과하고, 50메시(체 개구 300㎛)에 남은 유리 분말을 백금 보트에 넣은 후, 온도구배로 중에서 24시간 유지하고, 결정이 석출되는 온도를 측정한 값이다.
액상 점도(log10ηTL)는 액상 온도에 있어서의 유리의 점도를 백금구 인상법으로 측정한 값이다.
표 1, 표 2로부터 분명하게 나타내는 바와 같이, 시료 No.1~11은 밀도가 2.56g/㎤ 이하, 열팽창계수가 99~107×10-7/℃이고, 강화 유리의 소재, 즉 강화용 유리로서 적합했다. 또한 액상 점도가 105.5dPa·s 이상이기 때문에 플로트법으로 판 형상으로 성형 가능하고, 또한 104.0dPa·s에 있어서의 온도가 1156℃ 이하이기 때문에 성형 설비의 부담이 가볍고, 또한 102.5dPa·s에 있어서의 온도가 1528℃ 이하이기 때문에 생산성이 높아 저렴하게 대량의 유리판을 제작할 수 있는 것이라고 생각된다. 또한, 강화 처리 전후에서 유리의 표층에 있어서의 유리 조성이 미시적으로 다르지만, 유리 전체로서 본 경우에는 유리 조성이 실질적으로 상위하지 않다.
이어서, 각 시료의 양 표면에 광학 연마를 실시한 후 440℃의 KNO3 용융염 중에 6시간 침지시킴으로써 이온 교환 처리를 행했다. 이온 교환 처리 후에 각 시료의 표면을 세정했다. 계속해서, 표면 응력계(가부시키가이샤 도시바 제 FSM-6000)를 사용해서 관찰되는 간섭무늬의 개수와 그 간격으로부터 표면의 압축 응력층의 압축 응력값(CS)과 두께(DOL)를 산출했다. 산출시에 각 시료의 굴절률을 1.52, 광학탄성정수를 28[(㎚/㎝)/㎫]로 했다.
표 1, 표 2로부터 분명하게 나타내는 바와 같이, 시료 No.1~11은 KNO3 용융염으로 이온 교환 처리를 행한 결과, CS가 737㎫ 이상, DOL이 27㎛ 이상이었다.
<산업상의 이용 가능성>
본 발명의 강화 유리 및 강화 유리판은 휴대전화, 디지털 카메라, PDA 등의 커버 유리, 또는 터치패널 디스플레이 등의 유리 기판으로서 적합하다. 또한, 본 발명의 강화 유리 및 강화 유리판은 이들 용도 이외에도 높은 기계적 강도가 요구되는 용도, 예를 들면 창 유리, 자기디스크용 기판, 플랫 패널 디스플레이용 기판, 태양 전지용 커버 유리, 고체 촬상 소자용 커버 유리, 식기에의 응용을 기대할 수 있다.

Claims (21)

  1. 표면에 압축 응력층을 갖는 강화 유리로서: 유리 조성으로서 질량%로 SiO2 50~75%, Al2O3 5~20%, B2O3 0~8%, Na2O 5~20%, K2O 0.1~10%, MgO 0.1~15%, SrO+BaO 0.001~5%를 함유하고, 질량비 (MgO+CaO+SrO+BaO)/(MgO+ZrO2)가 0.3~1.5인 것을 특징으로 하는 강화 유리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    유리 조성으로서 질량%로 SiO2 50~70%, Al2O3 7~20%, B2O3 0~5%, Na2O 8~20%, K2O 1~10%, MgO 1.5~12%, SrO+BaO 0.001~3%를 함유하고, 질량비 (MgO+CaO+SrO+BaO)/(MgO+ZrO2)가 0.4~1.4인 것을 특징으로 하는 강화 유리.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    유리 조성으로서 질량%로 SiO2 50~70%, Al2O3 7~18%, B2O3 0~3%, Na2O 10~17%, K2O 2~9%, MgO 1.5~10%, SrO+BaO 0.001~3%를 함유하고, 질량비 (MgO+CaO+SrO+BaO)/(MgO+ZrO2)가 0.5~1.4인 것을 특징으로 하는 강화 유리.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    유리 조성으로서 질량%로 SiO2 50~70%, Al2O3 8~17%, B2O3 0~1.5%, Na2O 11~16%, K2O 3~8%, MgO 1.8~9%, SrO+BaO 0.001~1%를 함유하고, 질량비 (MgO+CaO+SrO+BaO)/(MgO+ZrO2)가 0.5~0.9인 것을 특징으로 하는 강화 유리.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    유리 조성으로서 질량%로 SiO2 50~65%, Al2O3 8~15%, B2O3 0~1%, Na2O 12~15%, K2O 4~7%, MgO 1.8~5%, SrO+BaO 0.001~0.5%를 함유하고, 질량비 (MgO+CaO+SrO+BaO)/(MgO+ZrO2)가 0.5~0.8인 것을 특징으로 하는 강화 유리.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    실질적으로 As2O3, Sb2O3, 및 PbO를 함유하지 않는 것을 특징으로 하는 강화 유리.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    SnO2+SO3+Cl의 함유량이 100~3000ppm인 것을 특징으로 하는 강화 유리.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    압축 응력층의 압축 응력값이 200㎫ 이상, 또한 압축 응력층의 두께가 10㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 강화 유리.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    액상 온도가 1075℃ 이하인 것을 특징으로 하는 강화 유리.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    액상 점도가 104.0dPa·s 이상인 것을 특징으로 하는 강화 유리.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    104.0dPa·s에 있어서의 온도가 1250℃ 이하인 것을 특징으로 하는 강화 유리.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    102.5dPa·s에 있어서의 온도가 1600℃ 이하인 것을 특징으로 하는 강화 유리.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    밀도가 2.6g/㎤ 이하인 것을 특징으로 하는 강화 유리.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 강화 유리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 강화 유리판.
  15. 제 14 항에 있어서,
    플로트법으로 성형되어서 이루어지는 것을 특징으로 하는 강화 유리판.
  16. 제 14 항에 있어서,
    터치패널 디스플레이에 사용되는 것을 특징으로 하는 강화 유리판.
  17. 제 14 항에 있어서,
    휴대전화의 커버 유리에 사용되는 것을 특징으로 하는 강화 유리판.
  18. 제 14 항에 있어서,
    태양 전지의 커버 유리에 사용되는 것을 특징으로 하는 강화 유리판.
  19. 제 14 항에 있어서,
    디스플레이의 보호 부재에 사용되는 것을 특징으로 하는 강화 유리판.
  20. 유리 조성으로서 질량%로 SiO2 50~70%, Al2O3 7~20%, B2O3 0~5%, Na2O 8~20%, K2O 1~10%, MgO 1.5~12%, SrO+BaO 0.001~3%, SnO2+SO3+Cl 100ppm~3000ppm을 함유하고, 질량비 (MgO+CaO+SrO+BaO)/(MgO+ZrO2)가 0.4~1.4이며, 길이 500㎜ 이상, 폭 500㎜ 이상, 두께 1.5㎜ 이하, 영률이 65㎬ 이상, 압축 응력층의 압축 응력값이 400㎫ 이상, 압축 응력층의 두께가 30㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 강화 유리판.
  21. 유리 조성으로서 질량%로 SiO2 50~75%, Al2O3 5~20%, B2O3 0~8%, Na2O 5~20%, K2O 0.1~10%, MgO 0.1~15%, SrO+BaO 0.001~5%를 함유하고, 질량비 (MgO+CaO+SrO+BaO)/(MgO+ZrO2)가 0.3~1.5인 것을 특징으로 하는 강화용 유리.
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